JPH04231014A - 水ぶとん用ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水ぶとんの保水マットレ
スの下に置いて使用するヒーター及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】水ぶとんが普及するにつれて、初期の製
品に生じていた欠点を改善するための多くの改良がなさ
れてきた。水ぶとんは剛性の箱状の、上面が開いている
フレームを備えており、このフレームは相当量の水を封
入しているほぼ平坦な袋を支持している。通常、保水袋
すなわち保水マットレスの内部はいくつかの仕切り室に
分けられており、水が使用者の体の下で過度に移動しな
いようにされている。水ぶとんの重要な特徴の一つはマ
ットレスの中身をほぼ室温以上の温度まで加熱するため
の手段を備えることができることである。このため、マ
ットレスの中の液体をほぼ華氏８５度（摂氏２９．４度
）の温度まで加熱することができる容量を有する電気ヒ
ーターが望まれている。

【０００３】一般的には、マットレス用ヒーターは、マ
ットレスを支持しているフレームの上を向いている面の
上に配置され、マットレスはヒーターの上に直接に置か
れる。通常の水ぶとんにおいては、水を所望の華氏８５
度に維持するためには、ヒーターには３００あるいは４
００ワットを出力する容量が要求されるということが判
明した。これ以外にも、ヒーターが置かれる場所の周囲
の環境、熱交換や制御の問題などに起因する様々な要求
がヒーターに対して行われる。

【０００４】マットレス内部の水の正確な温度制御は必
ずしも必要ではないが、多量の水の温度を上げなければ
ならないヒーターを制御するに際しての問題がある。代
表的な先行技術に係る水ぶとん用ヒーターは抵抗ヒータ
ーを備えている。この抵抗ヒーターは、加熱パッドに用
いられているが、水密エンベロープ内に封入され、温度
プローブにより制御されるものと同様のものである。こ
の温度プローブは加熱要素からは隔置されており、マッ
トレスの底部に向かって置かれている。ヒーターと制御
手段との間の温度ラグのために、ヒーターは長期間にわ
たってサイクルを繰り返す必要があり、このためヒータ
ーはオーバーヒートの問題を起こすことなく長いサイク
ルにわたって作動し得るようにされなければならなかっ
た。

【０００５】多くの形式のヒーターにおいては、マット
レス内部の水がまだ所望の温度よりもはるかに低いのに
もかかわらず、ヒーター付近において局部的なオーバー
ヒートの問題を生じる傾向がある。この問題が意味する
ことは、ヒーターは分散させることが必要であり、しか
も極度に制限された区域に熱を伝達してはならないとい
うことであり、そのようにしないとマットレス材料が損
傷するということである。マットレスの下面全体にわた
ってヒーターを分散することは必要ではない。マットレ
スの下面と係合しているヒーターの表面積に関する問題
は、大部分使用される材料とヒーターの特性の問題であ
る。

【０００６】これまでに存した重大な問題の一つとして
、オーバーヒート対策としての安全サーモスタットを備
えた市販抵抗型水ぶとんヒーターがある。このサーモス
タットに関する問題は、それらのサーモスタットがヒー
ターの表面のいずれかで起きたオーバーヒート状態に応
答し得るようにはつくられていないということである。 このため、安全サーモスタットから離れた地点でオーバ
ーヒートが起きた場合には、そのオーバーヒートの結果
としてマットレスまたはヒーターに損害が生じてしまう
。この問題の本質を理解するためには、そのようなオー
バーヒート状態を起こす多くの原因を見るだけで十分で
ある。

【０００７】使用者あるいは水ぶとんを敷く者がヒータ
ーを折り曲げたり、あるいは衣類をヒーターとマットレ
スとの間に置いたりすると、オーバーヒートが起きるが
、このオーバーヒートは損害が生じる前に安全サーモス
タットによって検知されたり、されなかったりする。 マットレスに十分に水が入っていなかったり、重量の大
きい人が使ったりすると、「ボトミング・アウト」と呼
ばれる現象が起きる。これは、ヒーターがマットレスの
頂部層と底部層とでしか隔置されていず、しかもその二
つの層の間に水が存在しない場合に、ベッドの使用者が
そのひざ、あるいは臀部をヒーターに直接にのせる場合
に起きる現象である。このような状態では、安全サーモ
スタットが応答しないと、オーバーヒートおよびマット
レスの破壊の原因となる。

【０００８】さらに、重要なことはヒーターとマットレ
スに含まれる水との間の熱交換特性を良くして、ヒータ
ーの局部的なオーバーヒートを回避することである。

【０００９】水ぶとん用ヒーターが置かれる環境に関す
る他の問題は、マットレスのリークが増大して水がヒー
ターが置かれている区域に溜まるおそれがあるというこ
とに関することである。このため、そのような環境の下
に配置されている電気ヒーターはシールし、ベッド使用
者に電気ショックを与えないように接地することが望ま
しい。

【００１０】上述したように、これまでの水ぶとん用ヒ
ーターは、加熱パッド構造のようなエンベロープ内にシ
ールされた従来式の抵抗型加熱要素を用いている。正温
度係数（ＰＴＣ）材料のシートの水ぶとん用ヒーターを
製作しようとする試みはこれまでにもあった。このＰＴ
Ｃ材料は、シートの表面全体にわたってその一方の面に
配された電極パターンを有しており、これによってシー
ト自体がヒーターとして作用するようにしたものである
。この一般的な形式のヒーターは米国特許第４，７６１
，５４１号及び第４，７１９，３３５号に開示されてい
る。これ以外に他の試みとして、ＰＴＣ材料からなるス
トリップをポリエステル・シート間に配置するものもあ
る。このポリエステル・シートにはストリップに電流を
供給するための電極が間隔を置いて設けられている。 出願人がＰＴＣ材料のシート、あるいは層を用いてこれ
らの各型式の水ぶとん用ヒーターを試験したところ、こ
れらのヒーターの多くの欠点が明らかになった。

【００１１】現在の時点においては、ＰＴＣ材料を用い
た水ぶとん用ヒーターで実用化されたり、あるいは商業
的に成功したりしたものはない。低破断温度を示すもの
もあるし、長時間加熱したときに負の温度係数特性を示
すものもあった。市販の水ぶとん用ヒーターを試験した
結果として判明したことは、間違えようのない方法で取
り扱うことができ、しかも、マットレスから水漏れがあ
ったときでも使用者にショックを与えるおそれがなく、
マットレス内部の水を約華氏８５度に保つような、信頼
性が高く、かつ安全な水ぶとん用ヒーターに対する需要
があるということである。

【００１２】他の先行技術としては米国特許第４，４２
５，４９７号及び第４，５４７，６５９号がある。これ
らには、アルミニウムシートの間に挟まれて、出力を増
加させるＰＴＣヒーターが開示されている。他の先行技
術としては米国特許第４，３１４，２３１号がある。こ
の米国特許には、ポリマー絶縁層のエンベロープの中に
囲まれたメッシュ電極を備えたＰＴＣヒーターが開示さ
れている。

【００１３】近年になって関心が増してきたことに、電
線を流れる電流に対応した電磁界はその電磁界に身をさ
らす人間には有害である可能性があるということがある
。この関心は、水ぶとんの電気ヒーターに長時間の間、
連続的に身を晒すような製品に関しては特に大きい。こ
のような電磁放射線の問題を取り上げたり、そのような
放射線を減少させる手段を備えたような水ぶとん用ヒー
ターの先行技術は存在しない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は水ぶとん用ヒー
ター及びその製造方法に関するものである。この水ぶと
ん用ヒーターは正の温度係数材料により分離された、数
個の隔置されている導電体からなる延長ケーブルを用い
る。ＰＴＣ材料は米国特許第４，２７７，６７３号に開
示されているような型式の炭素付きポリマーからなるこ
とが好ましい。好ましい形態のヒーターにおいては、ケ
ーブルは長く延びた、平行な、同一平面内の、近接して
隔置された脚部からなる曲がった形状に保持される。こ
れらの脚部は相互に連結されて矩形状のシートヒーター
を形成している。ケーブルは上述の形になるように支持
され、ポリエステル及びアルミニウムの層によってほぼ
平坦な形状に維持される。ポリエステル及びアルミニウ
ムの層には接着剤が塗布されており、この接着剤によっ
てポリエステル及びアルミニウムのシート間にサンドイ
ッチ状に挟まれたケーブルの両面が係合している。この
サンドイッチはシールされたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
のエンベロープ内に封入され、エンベロープは水ぶとん
のマットレスの直下に置かれる。

【００１５】この結果できあがったものは良好な熱伝達
特性を有する。これは、接着剤を塗布したシートによっ
て導電体を配置したことと、シールしたＰＶＣエンベロ
ープから空気を排気して、伝達効果を減少させ、ケーブ
ルとシート、ＰＶＣエンベロープ及び水ぶとんマットレ
スとの緊密な係合を確実にすることによるものである。

【００１６】ＰＴＣケーブルは炭素付きポリマーからな
る。この炭素付きポリマーは正の抵抗温度特性を有して
おり、このため摂氏約１３０度において自己制限を行い
、効果的に非導電性になる。このケーブルの自己制限特
性はケーブルの長さ全体にわたって存在するものであり
、このため、制御されていないヒーターの部分において
もオーバーヒートが生じる可能性はない。

【００１７】自己制限温度特性を備えたＰＴＣケーブル
を用いることによって、ヒーターに付随して安全サーモ
スタットを用いることが全く必要ではなくなる。加熱用
ケーブル全体の各部分の自己制限特性は現在のヒーター
におけるおそれ、すなわちオーバーヒートは安全サーモ
スタットが損害が生じる前に回路を閉じるためほどには
十分ではないというおそれをなくしている。このＰＴＣ
ケーブルにおいては、オーバーヒートの領域においての
み発生するワット数は、加熱用ケーブルの他の部分が正
常に作動し、安全かつ効果的なヒーターを提供すること
によって、減少する。

【００１８】ＰＴＣケーブルはその一端において動力源
と接続しており、隔置されている導電体は位相が相互に
１８０度ずれている電流を電通させる。このように、ケ
ーブルの断面における各導電体に対応する電磁界は大き
さが等しく、逆向きであるので、相互に打ち消し合う。 この結果として、本発明に係るヒーターに付随する電磁
界はほとんど存在しない。

【００１９】本発明は、シールされたエンベロープ内に
封入され、水ぶとんマットレスの下部に挿入される細長
いＰＴＣケーブルを備えた、改良された水ぶとん用ヒー
ターを提供することを目的とする。

【００２０】本発明は、コンパクトな形状に形成され、
かつ平坦なサンドイッチ形状を形成する一対の薄いシー
トの間に支持される細長いＰＴＣケーブルを用いる水ぶ
とん用ヒーターを提供することを目的とする。

【００２１】本発明は、導電体に付随する電磁界を打ち
消すための電流電通電動体によって電磁放射線を実質的
に打ち消した水ぶとん用ヒーターを提供することを目的
とする。

【００２２】本発明は、自己制限ＰＴＣ加熱材料を用い
ており、これによってヒーターに対応する安全サーモス
タットの必要性をなくした単純化された水ぶとん用ヒー
ターを提供することを目的とする。

【００２３】本発明は、一対の支持シートの間において
曲がった形状になるように形成されている自己制限ＰＴ
Ｃ加熱用ケーブルを用いる型式の水ぶとん用ヒーターを
製造する方法を提供することを目的とする。

【００２４】本発明の上記以外の目的及び利点は、以下
の説明から、通常の技術者にとっては明らかになるはず
である。さらに、本発明を特徴付ける新規な特徴となる
点は本明細書の一部をなす特許請求の範囲に述べられて
いる。

【００２５】

【実施例】図１には、本発明に係る水ぶとん用ヒーター
を備えている水ぶとん２０が示されている。水ぶとん２
０は上方が開口した箱状の支持フレーム２２を備えてい
る。支持フレーム２２は支持用柱脚２４を備えており、
上方に開口している空洞２６を有する。この空洞２６の
内部に水ぶとん用マットレス２８が配置される。水ぶと
ん２０にはマットレス２８からの水漏れに備えてライナ
ーが当てられている。しかしながら、水ぶとん用ヒータ
ーがマットレスの直下に直接に配置されているか、ある
いはマットレスに付けられたライナーの直下に配置され
ているかということは、本発明に関する限り、重要なこ
とではない。水ぶとん２０には本発明に係るヒーター３
０が取り付けられている。ヒーター３０と接続して電力
コード３２が設けられており、この電力コード３２はヒ
ーター３０を有用線形出口と接続するプラグ３８を備え
ている。電力コード３２及びヒーター３０と接続してサ
ーモスタット３４が設けられており、このサーモスタッ
ト３４はヒーター３０からは離れているが、マットレス
２８の直下に位置するように配置される。このため、サ
ーモスタット３４はマットレス２８に注入されている水
３６の温度に反応する。

【００２６】図２を参照すると、電力コード３２は３個
のピン接地型プラグ３８を備えており、プラグ３８はサ
ーモスタット３４と接続している。サーモスタット３４
は公知のものであり、スイッチ接点３４ａを備えている
。このスイッチ接点３４ａはバイメタル手段によって作
動し、マットレス２８内部の水３６の温度が所定の温度
（通常は約華氏８５度）に達したときに開く。水ぶとん
用ヒーター３０の概略は図２に示す通りであるが、以下
、ヒーター３０の構成に関して詳細に説明を行う。

【００２７】ヒーター３０は細長い加熱用ケーブル４０
を備えており、この加熱用ケーブル４０は隔置された一
対の導電体４０ａ，４０ｂを備えている。一対の導電体
４０ａ，４０ｂは導電性のポリマー物質の層４０ｃによ
り隔てられている。導電体４０ａ，４０ｂは、例えば、
米国特許第４，３０９，５９６号に示されたようにして
製造することができる。ポリマー物質４０ｃは米国特許
第４，２７７，６７３号に従ってつくられ、正の温度係
数抵抗特性を示す炭素付きポリマーであることが好まし
い。すなわち、電流が抵抗物質４０ｃを通って導電体４
０ａ，４０ｂ間を流れると、抵抗物質４０ｃの温度が増
加し、これによって抵抗が増大し、ひいては流れる電流
の量が減少する。このため、この抵抗物質は自己制限ヒ
ーター材料であるとして述べる。図５のグラフに示すよ
うに、長さ約１４０フィートの細長い１本のケーブル４
０は約３５０のワット数を有しており、室温において４
アンペアより僅かに小さい電流を流す。

【００２８】図５のグラフに対するこのデータは試験を
行って集められる。この試験においては、ケーブル４０
はオーブンの中に置かれ、このオーブンの中でケーブル
４０が加熱され、同時に、グラフに示すように、所定の
温度において電流が測定される。データを整合させ、か
つケーブル４０に与えられた電力による加熱効果を消去
するため、電流の読み取りは電力をかけた後、各温度に
おいて５秒間かけて行われる。この遅延により、さらに
、ＰＴＣ材料の技術者にはよく知られている電流インラ
ッシュ（ｉｎ−ｒｕｓｈ）効果を消去することができる
。

【００２９】温度が上昇するにつれて、抵抗物質４０ｃ
の抵抗は増大し、摂氏１３０度において電流はほぼ０に
まで減少する。グラフにより示されるカットオフ温度は
いくらか紛らわしいものである。というのは、通常の状
態では、熱の伝導度はケーブルから離れた地点では温度
をより低いレベルに制限する傾向があるからである。周
囲の空気が約華氏７２度である場合には、１２０ボルト
の電源で付勢すると本発明に係るケーブル４０は約華氏
１８０度（摂氏８２度）の温度で安定する。このように
、加熱用ケーブル４０は自己制限的であるため、サーモ
スタット３４が故障した場合には、隣接の要素または材
料の破断が起こるような温度まで加熱用ケーブル４０の
温度が上昇する可能性はなくなる。

【００３０】ケーブルのこの自己制限特性はケーブル４
０の長さが増加しても全く独立に機能するものである。 ケーブル４０はオーバーヒートが起きている各断片に対
するワット数が減少するように形成されており、この場
合、ケーブル４０の他の部分においては通常のワット数
が発生している。すなわち、ケーブル４０の各部分はそ
の部分自体の温度センサとなっており、このため、ケー
ブル４０の各地点において効果的かつ高速度の温度制御
ができるようになっている。

【００３１】加熱用ケーブル４０は押し出し成形により
形成することが好ましい。この押し出し成形においては
ＰＴＣ材料４０ｃは導電体４０ａ，４０ｂを完全に包み
込む。次いで、絶縁用シース４０ｄがＰＴＣ材料４０ｃ
の外周全体に押し出される。好適な実施例におけるケー
ブル４０はケーブルの長さ１フィート当たり約２．５ワ
ットのワット数を有する。加熱用ケーブル４０から水ぶ
とん用マットレス２８への熱伝達を最適にするため、ケ
ーブル４０はコンパクトな平坦形状にすることが望まし
い。こうすることによって、図１に示すように、支持フ
レーム２２とマットレス２８の底部との間に容易に配置
することができるようになる。ケーブル４０をこのよう
に形成するため、ケーブル４０は最初に長方形テーブル
４３からなる取付具４１上においてジグザグに配置され
る。

【００３２】長方形テーブル４３は平坦な表面を有して
おり、図６に示すように、この表面の一端において該表
面から複数のマウント用ピン４２が突出しており、該表
面の他端においてはそれに対応してマウント用ピン４４
が突出している。これらのマウント用ピン４２，４４は
テーブル４３から直角に、約０．５インチ上方に延びて
おり、図６に示すように、加熱用ケーブル４０はこれら
のマウント用ピン４２，４４の周囲に巻かれるようにし
て配置されている。マウント用ピン４２，４４は直径が
約１／８インチであり、ケーブル４０は、好適な実施例
においては、図４に示すように、長さ方向において約１
／８インチであり、厚さあるいは幅は、図４に示すよう
に、約１／１６インチである。マウント用ピン４２，４
４は中心間の距離が１／２インチである。

【００３３】加熱用ケーブル４０は一つのピン４２に巻
かれた後、反対側のピン４４に延び、そのピン４４に巻
かれて再びピン４２に戻る。本発明の好適な実施例にお
いては、平行に隔置された４６個の脚４８が設けられて
いる。脚４８の長さは約３フィートであり、ピン４２，
４４の回りに延びる端部ターン５０によって相互に連結
されている。第９図に示すように完成したときの加熱用
ヒーターの表面積は１５インチ×３６インチである。

【００３４】ケーブル４０には図８に示す端子端部５２
，５４が設けられている。この端子端部５２，５４はピ
ン４２，４４に巻かれたジグザグ状のケーブル４０から
は離れて延びている。

【００３５】加熱用ケーブル４０がピン４２，４４の回
りに巻き付けられた後、接着剤が塗布された一枚のポリ
エステルシート５６が、図６に示すように、ピン４２，
４４の間にある平行脚４８全体にわたって覆われる。ポ
リエステルシート５６は「マイラー（Ｍｙｌａｒ）」の
名称で販売されているものであり、予めアクリル系接着
剤がコーティングされている。図６においては、加熱用
ケーブル４０の平行脚４８を示すため、シート５６の一
部が除去されている。このポリエステルシート５６はケ
ーブル４０に向かっている面にアクリル系接着剤が塗布
されている０．００２インチ、すなわち２ミルのポリエ
ステルシートであることが好ましい。このような接着剤
付きマイラーはＡｄｈｅｓｉｖｅ’ｓ　　Ｒｅｓｅａｒ
ｃｈ　　Ｉｎｃ．が製品番号ＤＥＶ−７６４７として販
売している。

【００３６】マイラーシート５６をピン４２，４４上に
配置されているケーブル４０の上方表面に被せた後、下
方に押圧する。これによって、ケーブル４０の脚４８は
マイラーシート５６に対して直角に小さな径で平坦に回
転する。この状態は図１１及び図１２に示されている通
りである。この図１１及び図１２が完成状態を表してい
る。図１０に示すように、加熱用ケーブル４０の端部タ
ーン５０はピン４２，４４の回りに延びていることによ
り、エッジ上に位置する。

【００３７】図６に示すように、接着剤が塗布されたマ
イラーシート５６をケーブル４０に強固に係合させた後
、この組立体を取付具４１およびピン４２，４４から取
り外し、第二シート５８上に置く。第二シート５８は厚
さ０．００１５インチ、すむわち１−１／２ミルのアル
ミニウム材料からなり、この第二シート５８にも予めア
クリル系接着剤が塗布されている。あるいは、この第二
シート５８は２ミルのマイラーの層と１─１／２ミルの
アルミニウムの層とからなるマイラーとアルミニウムラ
ミネートから形成してもよい。コストと熱伝達の観点か
らはあまり望ましいものではないが、アルミニウムに対
応するこのマイラーの層は引き裂きに対する第二シート
５８の強度を維持するためには有用である。このアクリ
ル系接着剤が塗布されたマイラー／アルミニウムラミネ
ートはＡｄｈｅｓｉｖｅ’ｓ　　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　　
Ｉｎｃ．が製品番号ＤＥＶ−７４２２として販売してい
る。アルミニウムシート５８にはケーブル４０の端部タ
ーン５０を越えて延びる端部５８ａ，５８ｂが形成され
ている。なお、マイラーシート５６にはケーブル４０の
脚４８の外周を越えて延びる側方端部５６ａ，５６ｂが
形成されている。

【００３８】アルミニウムシート５８にも側方端部５８
ｃが形成されている。図１１に示すように、シート５６
およびケーブル４０をポリエステルシート５８に組み付
ける前に、シート５６の側方端部５６ｂは一番外側にあ
る脚４８の回りに折り曲げられる。シート５８の組み立
てに際しては、端部５８ａ，５８ｂは端部５８ｂが上方
になるように、図１０に示すように、折り曲げられ、側
方端部５８ｃも図１１に示すように折り曲げられる。加
えて、他の端部５６ａも、図１２に示すように、下方に
折り曲げられシート５８と係合する。

【００３９】シート５６，５８は、ケーブル４０全体が
平坦に分布していることを維持すること、および平行脚
４８がより広い範囲で水ぶとん用マットレスの下面と平
行になるように維持することの二つの目的を有しており
、これによって、ケーブル４０からマットレスへの熱伝
達の割合を高めることができる。マイラーポリエステル
シート５６はヒーター組立体に剛性を与える役割を果た
し、これによってヒーターは折り曲がったり、しわにな
ったりすることがない。同時に、アルミニウムシート５
８はより弾性が少なく、より延性が大きいので、加熱用
ケーブル４０の形状に適合しやすく、さらに、ヒーター
組立体がサンドイッチ状の二つのポリエステルシートか
らつくられている場合よりも脚４８を所定の位置に折り
曲げやすくなる。接着剤によりケーブル４０との係合が
維持されていたとしても、ポリエステルの剛性のためポ
リエステルシートは曲げられるとケーブル４０から分離
しやすい傾向がある。１．５ミルのアルミニウムと２ミ
ルのマイラーポリエステルはヒーターサンドイッチに対
して最適の特性を与えるように思われる。１．５ミルの
アルミニウムは剛性を与えるが、ポリエステルは組立体
の折り曲げやシワに対する抵抗を示す。

【００４０】前述したように、アルミニウムシートの引
き裂きや破断のおそれを減ずるために、アルミニウムシ
ート５８に代えて２ミルのポリエステルと１．５ミルの
アルミニウムのラミネートを用いることができる。上述
した機能を達成するために、１〜２ミルのアルミニウム
シートと同様に、１〜３ミルのポリエステルシートを用
いることも可能である。図２に示した概略的な回路から
明らかであるように、導電体４０ａ，４０ｂの一方が短
いことから生じる弊害を減少させるためアルミニウムシ
ート５８を接地させておいても良い。

【００４１】図９に示した組立体はサンドイッチ状組立
体６０であり、このサンドイッチ状組立体６０は加熱用
ケーブル４０を備えている。加熱用ケーブル４０はジグ
ザグ状に配置され、ポリエステルシート５６とアルミニ
ウムシート５８との間に封入されており、外方に突出し
ている端部５２，５４を有している。図８を参照すると
、ケーブル４０の端部５２，５４は回路盤６２において
電力コード３２と接続している。導電体４０ａ，４０ｂ
の各々の両端は相互に接続されている。すなわち、導電
体４０ａは電力線の一方の面と接続しているループを形
成しており、導電体４０ｂは電力線の他方の面と接続し
ている別個のループを形成している。このように導電体
の端部と端部とを接続することによって、導電体４０ａ
，４０ｂの長さ全体における電圧降下を減少させること
ができ、導電体４０ａ，４０ｂ間における電圧降下を比
較的一定なものにすることができるとともに、導電体４
０の一方の端部で発生したワット数が該導電体４０の他
方の端部で発生したワット数よりも大きくなるような傾
向を減少させることができる。

【００４２】サンドイッチ状組立体６０が回路盤６２を
介して電力コード３２とサーモスタット３４とに接続さ
れた後、このサンドイッチ状組立体６０は、図３および
図４に最も良く示すように、水密エンベロープ６４の中
に挿入される。水密エンベロープ６４は端部６４ｃに沿
ってヒートシールされたポリ塩化ビニルの二つの層６４
ａ，６４ｂからなっており、平坦な長方形の囲いを形成
している。この囲いの中にサンドイッチ状組立体６０が
配置される。電力コード３２にはＰＶＣ材料からなる外
周絶縁層が設けられており、水密エンベロープ６４と電
力コード３２との間のシールを行っている。

【００４３】この目的のため、ＰＶＣ電力コード３２と
は直接的にヒートシールされている細長く延びたノド部
６４ｄが設けられており、これによって、水シールされ
たエンベロープが形成されている。このエンベロープの
中にサンドイッチ状組立体６０が配置される。ヒートシ
ールを行うことに先立って、サンドイッチ状組立体６０
から空気が排気され、熱伝達率を上げるとともに、注入
される空気が有する絶縁効果を消去する。完成品として
の水ぶとん用ヒーターは、アルミニウムシート５８が上
方を向くようにして、マットレス２８の直下に配置され
、ケーブル４０とマットレス２８との間の熱伝達率を向
上させている。

【００４４】水密エンベロープ６４を形成しているＰＶ
Ｃ材料は０．０３０インチ、すなわち３０ミルの厚さで
あることが好ましいが、１０〜４０ミルの材料であって
も良く、あるいは１００ミル以下の材料であれば満足に
機能するということがわかっている。しかしながら、材
料の厚さが厚くなるほど、コストは不必要に上昇する。 好適なＰＶＣ材料は摂氏１０５度におけるものであるが
、摂氏６０度のＰＶＣ材料でも満足な機能を奏するであ
ろうということがわかっている。最適の条件の下では、
ヒーターが作動するとケーブル４０の表面は華氏１３０
〜１４０度になるであろうということがわかっている。 ＰＶＣ材料４０ｃの有利な特性の一つは、隣接する室の
水の温度が最も冷たいときには初期の間においてはワッ
ト数が高くなるということである。このワット数は温度
が上昇するにつれて減少する傾向にある。

【００４５】

【発明の効果】このように、簡単で効果的、かつ安全な
水ぶとん用ヒーターを提供することができる。従来技術
のシート型ＰＴＣヒーターに付随するインターフェイス
の導電性の問題は本発明においては完全に解消されてい
る。絶縁エンベロープ４０ｄの中に、さらにはＰＶＣエ
ンベロープ６４の中にアルミニウムシート５６とともに
ヒーターを閉じ込めることによって、安全性は高度に保
証され、危険はなくなっている。

【００４６】ケーブル４０の自己制限温度特性によって
、ヒーターに対応した安全サーモスタットの必要性が全
くなくなり、そのような安全サーモスタットに起因する
使用不能状態のおそれもなくなる。これに加えて、隣接
する導電体により生成される電磁界のキャンセル効果は
該電磁界から人の健康に対する有害性を効果的に除去す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】水ぶとんに対応する本発明に係るヒーターの位
置を示すとともに、水ぶとんの分解状態を示す斜視図で
ある。

【図２】動力コード及び温度制御サーモスタットと接続
している水ぶとん用ヒーターを示す概略図である。

【図３】本発明に係る水ぶとん用ヒーターの好適な実施
例の斜視図である。

【図４】図３の４−４線に沿って切断した部分的な断面
図である。

【図５】本発明の一部をなすＰＴＣ加熱用ケーブルにお
ける電流−温度の関係を示すグラフである。

【図６】一部破断図を含み、部分的に組み立てた状態の
図３に示した水ぶとん用ヒーターの上方平面図である。

【図７】一部破断図を含み、組立工程の他の段階におけ
る図３に示した水ぶとん用ヒーターの上方平面図である
。

【図８】図３に示した水ぶとん用ヒーターに用いられて
いるＰＴＣケーブルと動力コードとの間の電気的接続状
態を示す概略図である。

【図９】水シールエンベロープを備えていないが、完成
状態である図３に示した水ぶとん用ヒーターの上方平面
図である。

【図１０】図９の１０−１０線に沿って切断した場合の
部分的な断面図である。

【図１１】図９の１１−１１線に沿って切断した場合の
部分的な断面図である。

【図１２】図９の１２−１２線に沿って切断した場合の
部分的な断面図である。

【符号の説明】

２０　　水ぶとん ２２　　支持フレーム ２４　　柱脚 ２６　　空洞 ２８　　マットレス ３０　　ヒーター ３２　　電力コード ３４　　サーモスタット ３６　　水 ３８　　プラグ ４０　　加熱用ケーブル ４０ａ　　導電体 ４０ｂ　　導電体 ４０ｃ　　ポリマー層 ４０ｄ　　シース ４１　　取付具 ４２　　マウント用ピン ４３　　長方形テーブル ４４　　マウント用ピン ４８　　脚 ５０　　端部ターン ５２　　端子端部 ５４　　端子端部 ５６　　ポリエステルシート ５６ａ　　側方端部 ５６ｂ　　側方端部 ５８　　第二シート ５８ａ　　端部 ５８ｂ　　端部 ５８ｃ　　側方端部 ６０　　サンドイッチ状組立体 ６２　　回路盤 ６４　　水密エンベロープ ６４ａ　　層 ６４ｂ　　層 ６４ｄ　　ノド部

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水ぶとんマットレスの中に包含された
   液体を加熱するための水ぶとん用ヒーターであって、正
   の温度係数材料からなるヒーター物質の連続層によって
   分断され、隔置されたワイヤ導電体を有する細長く延び
   たケーブルを備え、前記ヒーター物質および前記導電体
   は電気的に絶縁された材料によって囲まれており、一端
   において家庭用電源コンセントと接続し、他端において
   前記ワイヤ導電体と接続する絶縁リードを有する電力供
   給コードを備え、前記ケーブルはジグザグ状に配置され
   、同一平面に平行に近接して隔置された脚を有し、各脚
   の両端は隣接する別個の脚の隣接端部と接続しており、
   前記ジグザグ状に配置されたケーブルは、前記ケーブル
   の両側の二つの可撓性シートによって形成された支持サ
   ンドイッチによって囲まれており、前記シートは前記ケ
   ーブルを向いている面上に接着してコーティングされ、
   前記ケーブルを前記シートに接合するとともに、前記ケ
   ーブルを前記ジグザグ状に維持しており、前記ケーブル
   および前記シートは平坦な組立体を形成しており、該組
   立体は、しわ及びたわみに対して抵抗性を有するととも
   に、前記マットレスの中身の液体を加熱するための良好
   な熱伝達関係を維持した状態で水ぶとんのマットレスの
   直下に挿入可能である水ぶとん用ヒーター。
2. 【請求項２】　　前記ヒーター物質は前記ワイヤ導電体
   の間に流れる電流を減少させるように自己制限的であり
   、前記ケーブルの表面温度を摂氏６５度以下に制限する
   ように温度を増加させるものであることを特徴とする請
   求項１記載の水ぶとん用ヒーター。
3. 【請求項３】　　前記正の温度係数材料は摂氏１４０度
   において実質的に無限の抵抗を有するように形成されて
   おり、水ぶとん内部の前記サンドイッチ内の前記加熱用
   ケーブルは摂氏６０度以下の表面作動温度を有すること
   を特徴とする請求項１記載の水ぶとん用ヒーター。
4. 【請求項４】　　前記平坦な組立体を封入しているＰＶ
   Ｃ材料の水密エンベロープを備えており、前記電力供給
   コードは前記エンベロープ内部の前記組立体から前記エ
   ンベロープ外部の制御サーモスタットまで延びており、
   前記電力供給コードは外部ＰＶＣ絶縁体を有しており、
   前記エンベロープは前記電力供給コード絶縁体に対して
   ヒートシールされ、前記エンベロープを水が入ることか
   らシールした状態に維持していることを特徴とする請求
   項１記載の水ぶとん用ヒーター。
5. 【請求項５】　　前記加熱用ケーブルは１２０ボルトの
   電源において１フィート当たり２〜４ワットを伝達し、
   前記正の温度係数材料は前記ケーブルの表面温度を摂氏
   ６５度以下に自己制限することを特徴とする請求項４記
   載の水ぶとん用ヒーター。
6. 【請求項６】　　水ぶとんマットレスの中に包含された
   液体を加熱するための水ぶとん用ヒーターであって、正
   の温度係数材料からなるヒーター物質の連続層によって
   分断され、隔置されたワイヤ導電体を有する細長く延び
   たケーブルを備え、前記ヒーター物質および前記導電体
   は電気的に絶縁された材料のエンベロープによって囲ま
   れており、一端において前記ケーブルを前記ワイヤ導電
   体に接続されている電力供給コードを備え、前記ケーブ
   ルは１２０ボルト電源で付勢されたときに１フィート当
   たり２〜４ワットの熱を発生し、該熱は前記ワイヤ導電
   体の間を流れる電流から生じるものであり、前記ケーブ
   ルはジグザグ状に配置され、平行に近接して隔置された
   脚を有し、各脚の両端は隣接する別個の脚の隣接端部と
   接続しており、前記ジグザグ状に配置されたケーブルは
   可撓性シートの支持エンベロープによって囲まれており
   、前記シートは前記ケーブルを向いている面上に接着し
   てコーティングされ、前記ケーブルを前記シートに接合
   するとともに、前記ケーブルを前記ジグザグ状に維持し
   ており、前記ケーブルおよび前記シートは平坦な組立体
   を形成しており、該組立体は、しわ及びたわみに対して
   抵抗性を有するとともに、前記マットレスの中身の液体
   を加熱するための良好な熱伝達関係を維持した状態で水
   ぶとんのマットレスの直下に挿入可能であり、前記組立
   体を囲み、全体的にシールされ、前記電力供給コードが
   延びる開口を有するプラスチックエンベロープを備える
   水ぶとん用ヒーター。
7. 【請求項７】　　前記ヒーター物質は前記ワイヤ導電体
   の間に流れる電流を減少させるように自己制限的であり
   、前記ケーブルの表面温度を摂氏６５度以下に制限する
   ように温度を上昇させるものであることを特徴とする請
   求項６記載の水ぶとん用ヒーター。
8. 【請求項８】　　前記平坦な組立体は約４〜５平方フィ
   ートの面積を有し、約４００ワットを発生するものであ
   ることを特徴とする請求項６記載の水ぶとん用ヒーター
   。
9. 【請求項９】　　前記ケーブルは長径が短径の約２倍で
   ある楕円形形状をなしており、前記可撓性シートは前記
   ケーブルを該シートの間に支持するようにサンドイッチ
   形状を形成しており、前記ケーブルの前記隔置された脚
   は前記シートの平面と平行に延びる前記ケーブルの前記
   長径において支持されていることを特徴とする請求項６
   記載の水ぶとん用ヒーター。
10. 【請求項１０】　　前記シートの一つは厚さが０．００
    ０５〜０．００２インチのポリエステルからなり、前記
    シートの他は厚さが０．００１〜０．００２インチのア
    ルミニウムからなることを特徴とする請求項６記載の水
    ぶとん用ヒーター。
11. 【請求項１１】　　前記アルミニウムシートは前記電力
    供給コードの一面および前記電力供給コードと接続して
    いるサーモスタットスイッチに対して電気的に接地され
    ており、前記マットレス内部の液体の温度に応じて前記
    ケーブルへの電力を制御し、前記液体の温度を約華氏８
    ５度に維持するものであることを特徴とする請求項１０
    記載の水ぶとん用ヒーター。
12. 【請求項１２】　　水ぶとんマットレスの中に包含され
    た液体を加熱するための水ぶとん用ヒーターであって、
    正の温度係数材料からなるヒーター物質の連続層によっ
    て分断され、隔置されたワイヤ導電体を有する細長く延
    びたケーブルを備え、前記ヒーター物質および前記導電
    体は電気的に絶縁された材料によって囲まれており、一
    端において家庭用電源コンセントと接続し、他端におい
    て前記ワイヤ導電体と接続する接地されたプラグコネク
    タを有する二つの絶縁リードを有する電力供給コードを
    備え、前記ケーブルはジグザグ状に配置され、同一平面
    に平行に近接して隔置された脚を有し、各脚の両端は隣
    接する別個の脚の隣接端部と接続しており、前記ジグザ
    グ状に配置されたケーブルは、前記ケーブルの両側の二
    つの可撓性シートによって形成された支持サンドイッチ
    によって囲まれており、前記シートは前記ケーブルを向
    いている面上に接着してコーティングされ、前記ケーブ
    ルを前記シートに接合するとともに、前記ケーブルを前
    記ジグザグ状に維持しており、前記シートの一つは金属
    導電材料から形成されており、前記金属シートを前記接
    地プラグに接続する接続体手段を備え、前記ケーブルお
    よび前記シートは平坦な組立体を形成しており、該組立
    体は、しわ及びたわみに対して抵抗性を有するとともに
    、前記マットレスの中身の液体を加熱するための良好な
    熱伝達関係を維持した状態で水ぶとんのマットレスの直
    下に挿入可能である水ぶとん用ヒーター。
13. 【請求項１３】　　前記電力供給コードと接続している
    サーモスタットスイッチを備え、該サーモスタットスイ
    ッチは前記平坦な組立体から隔置されるとともに、水ぶ
    とんマットレスの直下に配置し得るようにされており、
    このマットレス直下への配置は良好な熱伝達関係を保ち
    、前記ケーブルの付勢を制御し、前記マットレス内部の
    水の温度を約華氏８５度にするものであることを特徴と
    する請求項１２記載の水ぶとん用ヒーター。
14. 【請求項１４】　　前記平坦な組立体は水シールされた
    ＰＶＣ材料のエンベロープ内に封入されており、前記電
    力供給コードは前記エンベロープ内部から前記エンベロ
    ープ外部まで延び、前記エンベロープ外部に位置する前
    記サーモスタットスイッチに接続し、前記電力供給コー
    ドはＰＶＣカバーを有し、該ＰＶＣカバーは前記ＰＶＣ
    エンベロープに対してヒートシールされ、前記エンベロ
    ープに水が入らないようにシール状態を維持しているこ
    とを特徴とする請求項１３記載の水ぶとん用ヒーター。
15. 【請求項１５】　　前記電力供給コードは三個の導電体
    を有するコードであり、そのうちの二個の導電体は前記
    ケーブルに接続しており、他の一個の導電体はその一端
    において前記金属シートに接続しており、他端において
    前記接地プラグコネクタ内部の接地端子に接続している
    ことを特徴とする請求項１４記載の水ぶとん用ヒーター
    。
16. 【請求項１６】　　前記一つのシートはアルミニウムと
    ポリエステルとのラミネートであることを特徴とする請
    求項１２記載の水ぶとん用ヒーター。
17. 【請求項１７】　　ＰＴＣ材料の層によって分離され、
    隔置された導電体を有し、該導電体およびＰＴＣ材料は
    絶縁層に囲まれている加熱用ケーブルを押し出す過程と
    、支持表面を有する支持取付具上において前記ケーブル
    を巻く過程とを有し、前記支持表面から平行に隔置され
    た二列のピンが該支持表面から直角に突出しており、前
    記ケーブルを各列において連続ピンの回りにループ状に
    配置し、前記ケーブルをジグザグ状に平行に隔置して配
    置し、前記ピンの回りに延びている端部ターンにより連
    結させる過程と、接着剤でコーティングされた可撓性シ
    ートを前記表面から離れた前記ケーブルの表面に接合し
    、前記ケーブルを前記表面上に位置させ、かつ支持する
    過程と、前記シートの付いた前記ケーブルを前記支持取
    付具から取り外す過程と、接着剤でコーティングされた
    第二の可撓性シートを前記支持表面に向かい合っている
    前記ケーブルの表面に接合し、前記ケーブルの両側に前
    記可撓性シートをサンドイッチにする過程と、前記シー
    トの端部を前記ケーブルの回りに折り曲げて、前記ケー
    ブルを囲む前記シートのエンベロープを形成する過程と
    、からなる水ぶとん用ヒーターの製造方法。
18. 【請求項１８】　　前記ケーブルは短径が長径の約１／
    ２である実質的に楕円の断面を有し、前記ケーブルは前
    記長径が前記端部ターン内の前記ピンと平行になるよう
    に前記取付ピン上に巻回され、前記ケーブルの平行部分
    の長さは前記第一シートの組立に際して前記取付具表面
    に対して付勢され、これにより前記ケーブルの平行部分
    の長さを回転させ、前記長径が前記表面に平行に延びる
    ようにすることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. 【請求項１９】　　前記第一及び第二シートは前記長径
    に関する前記ケーブルの平行部分が前記シートの平面に
    平行になるように維持し、前記ケーブルの前記端部ター
    ンは前記シートの平面に直角である長径を有することを
    特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】　　前記第一シートはポリエステル材料
    であり、前記第二シートはアルミニウムであることを特
    徴とする請求項１７記載の方法。